现代密码学教学大纲

《现代密码学》课程教学大纲

一课程说明

1.课程基本情况

课程名称：计算机基础

英文名称：Modern Cryptography

课程编号：2412216

开课专业：信息与计算科学

开课学期：第6学期

学分/周学时： 3 /3

课程类型：专业任选课

2.课程性质（本课程在该专业的地位作用）

本课程的主要目的是让学生学习和了解密码学的一些基本概念，理解和掌握古典密码体制、分组密码体制、公钥密码体制、流密码、数字签名和密码协议的基本概念、基本理论以及基本运算，领会密码体制设计与分析的基本思想与方法，理解密码产品的基本工作原理，以及培养学生在实践中解决问题的能力。本课程属于信息与计算科学专业的专业课程，是数学在信息安全中的一个重要应用，是一门理论性和应用性很强的课程。

3．本课程的教学目的和任务

（1）学生学习本课程之前，应具备《概率论》、《近世代数》和《计算机网络》等基础知识。在理解、掌握、了解三个能力层次上，对学生学习和掌握本课程知识有如下要求：

①理解：能识记密码学基础理论中的基本概念、原理和方法的涵义，并能表述和判断其是与非。

②掌握：在理解的基础上，能较全面的掌握应用密码学的基本概念、基本原理、基本密码协议和基本技术，并熟练掌握一些典型的密码学方案，能表达基本内容和基本道理，分析相关问题的区别与联系。

③了解：在掌握的基础上，能运用应用密码学的基本概念、基本原理、协议

和技术，阐释一般安全网络环境中密码产品如何利用密码学理论工作的原理，分析密码技术的实现过程和方法，并能应用有关原理和技术设计出一些简单的密码方案。

（2）课程教学重点与难点：

①教学重点：密码学的基本架构、基本概念、基本原理、基本密码协议和基本技术，以及密码学中一些典型的方案，能表达基本内容和基本道理。

②教学难点：数学基础知识及其在密码学基本原理、基本密码协议和基本技术中的应用。

（3）课程教学方法与手段：

本课程采用讲授与学生自行练习相结合方式，其手段有：

①利用网络资源、多媒体等教学手段为教学服务，结合相关知识进行讲解

②详细讲解相关内容，引导学生对此进行深入的思考与分析，勇于单独发表自己的见解；

③课前安排学生查找相关资料，课后布置书面作业，理论与实践相结合，让学生体会并领略密码技术，对密码学有更深刻的认识。

③引导学生进行创新思维，力求提出新见解

（4）课程考核方法与要求

本课程考核以笔试为主。主要考核学生对基础理论，基本概念的掌握程度，以及学生实际应用能力。平时作业成绩占10%，期中考试成绩占20%，期末考试成绩占70%。

4．本课程与其他课程的关系

学生学习本课程之前，应具备《概率论》、《近世代数》和《计算机网络》等基础知识。

5．教学时数及课时分配

【1】现代密码算法工程路而红、董秀则、李雪梅、张磊等著清华大学出版社2012年6月

【2】《现代密码学（第2版）》杨波著清华大学出版社2007年4月

【3】《密码学原理与实践》Douglas R.Stinson著电子工业出版社2003年2月

【4】《密码学与计算机网络安全》卿斯汉著清华大学出版社2001年7月【5】《现代密码学》陈鲁生沈世镒科学出版社2002

【6】《密码学教程》张福泰李继国武汉大学出版社2006

三教学方法和教学手段说明

以讲授为主的教学模式，适当地加入了一些讨论式教学方法。

四成绩考核办法

本课程以教务处相关文件规定进行考核。

五教学内容

第一部分密码学概论（共4学时）

主要内容

1.1密码学的基本概念

1.2 密码学的发展概况

1.3古典密码

基本要求

1、理解密码学的基本概念及体系结构，包括密码体制的结构、安全性以及攻击类型。

2、对密码学发展的历史及其应用前景有一定的了解。

3、理解掌握几种古典密码的概念、加解密算法及其破译方法。

4、理解无条件安全的一次一密体制的设计方法和原理，了解其局限性。

教学要点

对密码体制的结构、安全性和攻击类型进行详细的讲解，重点搞清楚几种古典密码的基本加密算法及破译。

第二部分现代分组密码（共4学时）主要内容

2.2代换置换网络

2.3分组密码原理与设计准则

2.4数据加密标准DES

2.6高级加密标准AES

2.7分组密码的操作模式

2.8差分分析与线性分析

基本要求

1.掌握分组密码的基本原理

2.在对一些基本数学知识的理解下，熟练掌握数据加密标准DES和高级加密标准AES的加解密原理及其流程。

3.掌握分组密码的4种基本工作方式。

4.了解差分分析法和线性分析法。

教学要点

分组密码的基本原理、数据加密标准——DES和AES

第三部分流密码（共4学时）

主要内容

3.1 流密码的原理

3.2 有限状态自动机

3.3 线性反馈移位寄存器

基本要求

1.理解流密码的原理

2.了解有限状态自动机

3.熟练掌握线性反馈移位寄存器

教学要点

线性反馈移位寄存器原理及其在流密码的设计中的运用；流密码的设计原理和方法

第四部分公钥密码（共6学时）

主要内容

4.1 公钥密码体制简介

4.2 公钥密码的数学基础知识

4.3 RSA公钥密码体制

4.4 EIGamal公钥密码体制

4.5 Diffie-Hellman密钥协商方案

基本要求

1.掌握公钥密码的数学基础知识

2. 熟练掌握RSA公钥密码体制EIGamal公钥密码体制，理解其安全性和和易遭受的攻击方法

3. 掌握Diffie-Hellman密钥协商方案

教学要点

这一章是本教材的难点之一，包括基本数学知识的介绍及其在公钥密码体制中的应用。介绍公钥密码体制的理论基础及其实现方法，以及两种经典的公钥密